Йшла перша половина XVI століття. Він був священиком католицької церкви, у вільний від роботи час займаючись математикою і астрономією. Як важко було спостерігати небо в той час! Прилади для визначення кутів, якими розпоряджалися вчені-схоласти, монахи і мореплавці були примітивні і часто вкрай погано зроблені. Про телескопах ніхто і не мріяв. Майже всі були впевнені в правоті вчення Аристотеля, згідно з яким Земля спочиває в центрі Всесвіту, а навколо неї день і ніч описують кола Сонце, Місяць, планети і зірки.
Микола Коперник - так звали нашого священика - в молодості також був прихильником вчення Аристотеля. Всім була прекрасна теорія: струнка, логічно несуперечлива і узгоджена зі спостереженнями. Але один момент не давав спокою Копернику - дуже вже теорія була складна. Навіть надлишково складна! Щоб узгодити з нею складне петлеобразное рух Марса, Юпітера і Сатурна на тлі зірок, астрономи були змушені придумати епіцикли і деференти, багаторазово ускладнивши кругові орбіти планет навколо Землі. А чому Венера і Меркурій завжди знаходяться на небі поруч із Сонцем і знаходяться то праворуч, то ліворуч від світила? Чи не тому, що вони обертаються навколо Сонця, яке, втім, якщо вірити Арістотелем, саме обертається навколо Землі?
Як все складно! А чи не простіше припустити, що в центрі світу знаходиться не Земля, але Сонце, і всі планети, включаючи Землю, обертаються по орбітах навколо Сонця ?! Ця думка настільки вразила Коперника, що він вирішив провести необхідні розрахунки з метою її перевірки. Підсумком багаторічної роботи скромного каноніка стала книга «Про обертання небесних сфер».
Ця, без всякого сумніву, революційна книга назавжди змінила наше уявлення про світ і про наше місце в ньому. По-перше, ми дізналися, що живемо на такій же планеті, як Марс, Юпітер або Сатурн! (До Коперника Земля не вважалася планетою!) По-друге, виявилося, що всі планети обертаються навколо Сонця в певному порядку: ближче всього знаходиться Меркурій, потім Венера, потім Земля і обертається навколо неї Місяць, потім Марс, Юпітер і, нарешті, Сатурн . Стало можливим навіть обчислити відстані до цих планет! По-третє, якщо Венера і Меркурій знаходяться ближче до Сонця, ніж Земля, то вони повинні мати фази освітленості, подібні місячним, тобто виглядати в різний час, як тонкий серп, напівдиск або ж повний диск!
Передбачення Коперника про фазах внутрішніх планет не можна було перевірити без телескопа, адже і Меркурій і Венера перебувають від нас далеко і тому виглядають на небі, як зіркоподібні об'єкти. Тільки через 70 років після смерті Коперника, коли був винайдений телескоп, це наслідок з його теорії блискуче підтвердилося!
Чому взагалі Меркурій і Венера мають фази? Для цього погляньте на малюнок нижче.
Пояснення фаз Венери. Малюнок: Великий Всесвіт
Даний малюнок представлений не в масштабі (планети занадто великі і розташовані дуже близько до Сонця), але для наших цілей це не важливо. Земля рухається по орбіті навколо Сонця, але Венера, яка розташована ближче до Сонця і рухається по орбіті меншого радіусу, наздоганяє і обганяє Землю.
У момент, коли Венера перебуває між Сонцем і Землею, ми її не бачимо, тому що до нас повернута не висвітлений Сонцем, нічна сторона планети. (Крім того, Венера в цей час знаходиться на денному небі дуже близько до Сонця!) Обгоняя Землю, Венера стає видно на небі праворуч від Сонця у вигляді тонкого серпика. Ясно, що праворуч від Сонця, отже на захід від нього. Так як добове обертання небесних світил відбувається зі сходу на захід, Венера спостерігається перед сходом Сонця, тобто на ранковому небі.
Серп Венери поблизу її нижнього з'єднання з Сонцем. Джерело: skyandtelescope.com
У міру того, як Венера все далі тікає від Землі, її фаза зростає: з тонкого серпа вона перетворюється в напівдиск, потім в витягнутий еліпс і, нарешті, опинившись для нас за Сонцем, її фаза стає повною. При цьому видимий діаметр Венери на небі зменшується! Звичайно, перебуваючи в найдальшої від нас точці своєї орбіти і поблизу неї Венера знову-таки, хоч я знаю, так як знаходиться на небі поруч із Сонцем (трохи вище або трохи нижче світила).
Другий етап - вечірня видимість Венери, коли планета «виринає» через Сонця і починає наздоганяти Землю. В цей час планету видно зліва - на схід - від нашої денної зірки. Кутові розміри Венери ростуть, а фаза убуває: з повністю освітленого диска планета перетворюється в вузький серпик, схожий на букву С. Повний цикл від «нової» Венери через фазу повної освітленості до «нової» Венери становить 584 дня.
Фаза Венери і її кутові розміри тісно пов'язані. Чим ближче планета до Землі, тим більше вона схожа на серп і тим більше її видимий діаметр. У фазі дуже вузького серпа видимий діаметр Венери становить одну кутову хвилину або 1/30 видимого діаметра Місяця на небі. Не раз надходили повідомлення, що люди з дуже гострим зором спостерігали серп Венери неозброєним оком! Фото: Daniel Herron / APOD
Та ж сама картина спостерігається і у випадку з Меркурієм. Відмінність полягає в тому, що Меркурій змінює фази набагато швидше Венери (його орбіта ще менше), а серпик Меркурія в кілька разів менше серпа Венери.
Сьогодні переконатися в тому, що Меркурій і Венера змінюють фази освітленості, може кожен. Для цього достатньо мати невеликий аматорський телескоп. Спостерігаючи за планетами протягом декількох днів (у випадку з Меркурієм) або тижнів (у випадку з Венерою) можна переконатися в тому, що форма освітленій Сонцем поверхні планети змінюється.
Детальніше про те, коли і де спостерігати Венеру і Меркурій в березні 2018 року, ви можете прочитати тут .
А чому Венера і Меркурій завжди знаходяться на небі поруч із Сонцем і знаходяться то праворуч, то ліворуч від світила?Чому взагалі Меркурій і Венера мають фази?
